Làm thế nào để bạn đảm bảo an toàn hoàn toàn khi vận hành van quay?

Tại sao vấn đề an toàn của van quay trong hoạt động công nghiệp

Van quay - còn được gọi là khóa khí quay, bộ nạp quay hoặc van sao - là các thiết bị cơ khí dùng để đo, kiểm soát và cách ly dòng chảy của chất rắn, bột và vật liệu dạng hạt giữa các vùng có áp suất khác nhau. Chúng được tìm thấy trong các nhà máy xi măng, cơ sở xử lý ngũ cốc, sản xuất nhựa, dây chuyền chế biến thực phẩm, sản xuất dược phẩm và các đơn vị chế biến hóa chất. Mặc dù có vẻ ngoài tương đối đơn giản, van quay hoạt động ở điểm giao nhau của chuyển động cơ học, chênh lệch áp suất và thường là các vật liệu dễ cháy hoặc nguy hiểm. Khi các quy trình an toàn bị bỏ qua hoặc thiết bị được bảo trì không đúng cách, hậu quả có thể bao gồm nổ bụi, áp suất ngược, hỏng ổ trục và thương tích nghiêm trọng cho nhân viên.

Một cách tiếp cận hoàn chỉnh về an toàn van quay không chỉ giới hạn ở việc lựa chọn loại van phù hợp cho ứng dụng. Nó bao gồm việc lắp đặt đúng cách, tuân thủ chống cháy nổ, kiểm tra định kỳ, thực hành bảo trì tốt nhất và đào tạo người vận hành. Hướng dẫn này đề cập đến từng lĩnh vực này một cách chi tiết thực tế để các kỹ sư, đội bảo trì và quản lý nhà máy có thể xây dựng khuôn khổ an toàn đáng tin cậy xung quanh hệ thống van quay.

Hiểu các rủi ro an toàn cốt lõi của van quay

Trước khi thiết lập các quy trình an toàn, điều cần thiết là xác định các mối nguy hiểm chính liên quan đến hoạt động của van quay. Những rủi ro đáng kể nhất bao gồm:

• Vụ nổ bụi: Khi xử lý các loại bột dễ cháy như bột mì, đường, bụi than, bột nhôm hoặc ngũ cốc, bất kỳ rò rỉ hoặc tia lửa nào trong vỏ van quay đều có thể đốt cháy đám mây bụi lơ lửng. Van thường được đặt giữa bộ thu bụi và đường vận chuyển, khiến nó trở thành điểm có khả năng lan truyền ngọn lửa trong trường hợp nổ.
• Phản hồi áp lực: Nếu khe hở đầu rôto quá lớn hoặc nếu van có kích thước quá nhỏ so với chênh lệch áp suất thì nó phải bịt kín, khí hoặc không khí xử lý có thể thổi ngược qua van, làm gián đoạn dòng nguyên liệu và tạo ra áp suất tăng nguy hiểm ở thượng nguồn.
• Cạm bẫy cơ khí: Nhân viên bảo trì mở vỏ van mà không có quy trình khóa/gắn thẻ (LOTO) thích hợp sẽ phải đối mặt với nguy cơ bị thương nặng ở tay hoặc ngón tay do rôto đang quay, có thể khởi động lại bất ngờ nếu nguồn điện không được cách ly hoàn toàn.
• Lỗi vòng bi và vòng đệm: Vòng bi bị nhiễm bẩn bởi vật liệu được truyền tải hoặc bôi trơn không đủ sẽ dẫn đến quá nhiệt và hỏng hóc sớm. Trong các ứng dụng nhiệt độ cao, vòng đệm bị hỏng có thể khiến khí nóng hoặc ngọn lửa di chuyển qua thân van.
• Thiệt hại do vật lạ: Các vật cứng hoặc quá khổ trong dòng nguyên liệu có thể kẹt giữa rôto và vỏ, gây ra hiện tượng kẹt rôto, quá tải động cơ và hư hỏng cấu trúc thân van.

Chống cháy nổ: Tiêu chuẩn ATEX, NFPA và EN

Đối với các ứng dụng liên quan đến bụi dễ cháy hoặc khí dễ cháy, van quay phải tuân thủ các tiêu chuẩn chống cháy nổ hiện hành. Ở Châu Âu, chỉ thị ATEX (2014/34/EU) yêu cầu thiết bị được sử dụng trong môi trường dễ cháy nổ phải được chứng nhận về danh mục thiết bị và phân loại khu vực phù hợp. Ở Bắc Mỹ, NFPA 69 (Tiêu chuẩn về Hệ thống phòng chống cháy nổ) và NFPA 654 (Tiêu chuẩn phòng chống cháy nổ và bụi) cung cấp khung pháp lý cho hệ thống xử lý bụi, bao gồm cả van quay được sử dụng làm thiết bị cách ly.

A van quay được thiết kế để sử dụng làm thiết bị cách ly vụ nổ phải chứng minh khả năng ngăn chặn Khoảng cách an toàn thử nghiệm tối đa (MESG) đã được chứng nhận hoặc khả năng tương thích xếp hạng Kst/Pmax được chứng nhận với vật liệu được xử lý. Không phải tất cả các van quay đều phù hợp với dịch vụ cách ly vụ nổ - chỉ những van đã được kiểm tra độc lập và chứng nhận theo EN 16447 hoặc các tiêu chuẩn tương đương mới có thể được sử dụng làm bộ phận cách ly vụ nổ thụ động trong hệ thống chống nổ bụi.

Khi chỉ định van quay cho nhiệm vụ nguy hiểm, luôn yêu cầu chứng chỉ ATEX hoặc IECEx đầy đủ, bao gồm nhóm thiết bị, danh mục và loại nhiệt độ. Việc phân loại thiết bị không khớp với phân loại khu vực là một trong những lỗi tuân thủ phổ biến nhất trong quá trình lắp đặt xử lý bụi.

Thực hành lắp đặt đúng cách để ngăn ngừa sự cố an toàn

Hoạt động an toàn bắt đầu khi cài đặt. Một van quay có kích thước, định hướng và tích hợp chính xác vào hệ thống xung quanh sẽ hoạt động với ít lỗi nghiêm trọng về an toàn hơn nhiều so với van được lắp đặt không chính xác.

Kích thước và chênh lệch áp suất

Van phải có kích thước để xử lý thông lượng thể tích cần thiết ở tốc độ rôto thực tế (thường từ 6 đến 30 vòng/phút đối với hầu hết các ứng dụng) mà không tạo áp lực quá lớn cho túi đầu vào. Chênh lệch áp suất qua van - chênh lệch giữa áp suất đầu vào và đầu ra - không được vượt quá áp suất chênh lệch định mức của van. Vượt quá định mức này sẽ buộc khí thổi ngược qua túi rô-to, làm nhiễm bẩn thiết bị đầu nguồn và tạo ra hiện tượng sốc áp suất. Hầu hết các van quay tiêu chuẩn được đánh giá về áp suất chênh lệch lên tới 0,5 bar (7 psi), trong khi các thiết kế hạng nặng có thể xử lý tới 1,0 bar (14,5 psi) trở lên.

Thiết kế chuyển tiếp đầu vào và đầu ra

Kết nối đầu vào phải được thiết kế để ngăn chặn vật liệu bắc cầu hoặc uốn cong phía trên van, điều này có thể tạo ra tải trọng đột ngột khi cầu bị gãy. Nên sử dụng phần thả thẳng đứng có kích thước ít nhất bằng 1,5 lần kích thước cửa vào phía trên cửa vào van. Đầu ra phải cho phép vật liệu xả tự do mà không tạo ra áp suất ngược trong các túi rôto. Các ổ cắm bị hạn chế là nguyên nhân chính gây kẹt rôto và quá áp ở vỏ.

Nối đất và liên kết cho tĩnh điện

Khi xử lý các vật liệu dễ cháy hoặc dễ cháy, vỏ van, cụm truyền động và ống dẫn được kết nối phải được nối đất và liên kết về điện để ngăn ngừa sự tích tụ điện tích. Sự phóng tĩnh điện trong môi trường đầy bụi có thể đóng vai trò là nguồn đánh lửa. Điện trở nối đất không được vượt quá 10 ohm theo hướng dẫn IEC 60079-32-1 dành cho thiết bị xử lý vật liệu dễ cháy.

Quy trình khóa/gắn thẻ để bảo trì van quay

Tất cả các hoạt động bảo trì trên van quay — bao gồm tháo rôto, thay vòng đệm, kiểm tra vòng bi và làm sạch vỏ — phải được tiến hành theo quy trình khóa/gắn thẻ (LOTO) chính thức tuân thủ OSHA 29 CFR 1910.147 (Kiểm soát năng lượng nguy hiểm) hoặc các quy định quốc gia tương đương. Quy trình phải cách ly tất cả các nguồn năng lượng, bao gồm:

• Nguồn điện cho động cơ truyền động và mọi bộ điều khiển hoặc khóa liên động liên quan
• Áp suất khí nén hoặc thủy lực trong bất kỳ bộ phận dẫn động nào được nối với van
• Áp suất xử lý trong các đường truyền tải ngược dòng và hạ lưu, phải được giảm áp trước khi mở vỏ
• Năng lượng trọng lực - vật liệu lưu trữ phía trên van phải được chặn hoặc chuyển hướng để nó không thể rơi vào vỏ mở trong quá trình bảo trì

Thẻ quy trình LOTO chuyên dụng phải được dán tại vị trí van và được nhân viên bảo trì xem xét trước mỗi sự kiện bảo trì. Thực hành khóa nhóm, trong đó nhiều kỹ thuật viên áp dụng khóa cá nhân của riêng họ, được khuyến nghị thực sự khi có nhiều người làm việc trên cùng một thiết bị.

Lịch kiểm tra định kỳ và bảo trì phòng ngừa

Một chương trình bảo trì phòng ngừa nhất quán là nền tảng cho sự an toàn lâu dài của van quay. Bảng sau đây phác thảo lịch trình kiểm tra và bảo trì thực tế dựa trên các phương pháp hay nhất trong ngành:

Khe hở đầu rôto là một trong những phép đo quan trọng nhất trong bảo trì van quay. Khoảng hở tiêu chuẩn thường nằm trong khoảng từ 0,1 mm đến 0,4 mm (0,004" đến 0,016") tùy thuộc vào kích thước van và vật liệu được xử lý. Các khe hở vượt quá dung sai tối đa của nhà sản xuất cho phép bỏ qua khí quá mức, giảm hiệu suất bịt kín và trong các ứng dụng dễ nổ, có thể làm mất hiệu lực chứng nhận cách ly của van.

Đào tạo người vận hành và văn hóa an toàn

Các biện pháp bảo vệ kỹ thuật và lịch trình bảo trì chỉ có hiệu quả khi người thực hiện chúng thực hiện chúng. Người vận hành tương tác với hệ thống van quay hàng ngày phải hiểu không chỉ các thông số vận hành bình thường mà còn cả các dấu hiệu cảnh báo sớm về lỗi phát triển - dòng điện động cơ rút ra bất thường, thay đổi tốc độ xả, tiếng ồn bất thường từ hộp số hoặc rò rỉ bụi có thể nhìn thấy từ phốt trục. Việc xác định sớm các triệu chứng này cho phép hành động khắc phục trước khi một vấn đề nhỏ trở thành sự kiện an toàn.

Các chương trình đào tạo phải bao gồm hồ sơ nguy hiểm cụ thể của vật liệu đang được xử lý, phân loại vùng chống cháy nổ hiện hành của khu vực lắp đặt, quy trình tắt khẩn cấp và chương trình LOTO của cơ sở. Việc đào tạo bồi dưỡng nên được tiến hành ít nhất mỗi năm một lần và bất cứ khi nào có sự thay đổi đáng kể về quy trình hoặc cấu hình thiết bị. Việc ghi lại tất cả các hoạt động đào tạo, kiểm tra và bảo trì sẽ tạo ra một hồ sơ an toàn có thể theo dõi được, hỗ trợ việc tuân thủ quy định và phân tích nguyên nhân gốc rễ trong trường hợp xảy ra sự cố.